雨季喀斯特小流域氮输出特征及其受降雨的影响

以黔中典型喀斯特农业小流域后寨河流域为研究区域,探讨喀斯特小流域氮素输出形态特征及降雨对氮素输出的影响。通过对流域内落水洞、地表水和地下水水样各形态氮素的浓度进行监测,估算雨季氮素输出量,结合降雨量数据分析氮输出受降雨的影响。结果表明:(1)后寨河喀斯特小流域水体氮含量明显高于我国主要河流,流域地下水出口溶解性总氮(TDN)浓度均值为6.5mg/L;地表水出口TDN浓度均值为7.3mg/L。(2)氮素输出的主要形态为硝态氮(NO_3^--N),铵态氮(NH_4^+-N)、亚硝态氮(NO2--N)以及有机态氮(DON)输出占比极低。(3)流域内TDN,NO_3^--N,NH_4^+-N,NO2--N,DON雨季输出量估算值分别为55.13,52.12,0.40,0.01,2.61t。(4)持续性的多日降雨加速了水体氮素流失强度,流域上游水体硝态氮浓度在降雨事件发生后呈上升趋势,随着降雨事件的停止而呈下降趋势;流域总出口因降雨而产生的硝态氮浓度变化具有一定的滞后性。

喀斯特地区坡面不同土地利用方式水土流失及磷素输出对次降雨特征的响应

为探究喀斯特地区坡面不同土地利用方式下水土流失及磷素输出对次降雨特征的响应,对喀斯特地区不同土地利用方式(水保林、耕地、自然草地、裸地、经果林)坡面场次降雨的水土流失和磷素输出进行了分析。结果表明:5种土地利用方式的径流系数由大到小整体表现为裸地>自然草地>耕地>水保林>经果林,而单位面积产沙量、单位面积磷流失量整体表现为耕地>裸地>经果林>水保林>自然草地。其中耕地和裸地在大雨量、高强度降雨事件的影响下径流系数、单位面积产沙量、单位面积磷流失量急剧增大。雨强是影响水土流失、磷素输出的重要因素,可以很好地拟合水土流失量。径流中磷素输出以颗粒态磷(PP)为主,占总磷(TP)的比例介于75.47%~97.91%之间。降雨引起的耕地径流[0.73 mg·L-1<ρ(TP)<2.49 mg·L-1]、裸地径流[0.10 mg·L-1<ρ(TP)<0.50 mg·L-1]和经果林径流[0.13 mg·L-1<ρ(TP)<0.46 mg·L-1]磷输出对受纳水体磷的含量有增加的风险,而自然草地径流[0.03 mg·L-1<ρ(TP)<0.09mg·L-1]影响较小。坡面水土流失和磷素输出与降雨过程、土地利用方式关系密切,可以通过优化土地利用结构、减少人为扰动有效防治水土流失,减轻流域面源污染。

景区地质灾害保险支付意愿研究——以南江大峡谷景区为例

景区地质灾害保险在我国属于商业保险,多由游客承担。景区地质灾害纯保费的计算和保险的设立,通过研究游客承担地质灾害的支付意愿,可解决地质类旅游景区保险支付意愿与实际风险值不匹配的问题,从而转嫁未来的巨灾风险。基于229份有效问卷,通过多元回归分析和结构方程模型,验证游客关于地质类旅游景区各个影响因素与保险支付意愿维度之间的关联性和作用机制,证明提高风险意识与提高保险支付意愿之间具有强关联性。同时,建立Anylogic三维模型,采取游客疏散等措施,可以降低旅游过程中的风险、提高风险意识,从而提升游客保险支付意愿。

岩溶山区城镇化进程与资源环境耦合协调关系的演变特征——以贵阳市为例

采用灰色关联度模型及耦合协调模型分析了贵州省贵阳市城镇化进程与资源环境系统及其两者耦合协调关系的演变特征。结果表明,城镇化水平逐年提升,城镇化的资源支撑需求以及环境风险持续增加;城镇化与资源环境的关联度在0.54~0.68之间,处于中度较强关联状态;整体耦合度介于0.37~0.50之间,处于拮抗阶段;耦合协调度介于0.31~0.62之间,呈现由低度协调向高度协调的转变特征。城镇化进程中的行政区划、产业结构以及政策调整等是两者耦合协调关系的致变因素。

"新工科"背景下的"专门水文地质学"教学改革思考

"专门水文地质学"是一门理论与实践并重的课程,是地下水方向本科生的必修课程,为了更好的提高教学质量,本文根据在以往教学过程中取得的经验和反思,在教学内容、教学方法、实践形式和考核方式4个方面提出了"专门水文地质学"课程的教学改革措施,将理论教学与实践教学有机结合起来,探讨更加符合"新工科"背景下的教学手段与教学方法,为地方高校地下水方向本科生的培养提供一定的依据和参考.

TSP超前地质预报技术在隧道探测中的应用

介绍了TSP超前地质预报技术的基本原理及工作流程,对依托隧道工程进口段进行相关预测预报工作,并提出相应建议。实践证明,TSP超前预报在依托隧道工程中,特别是在现场施工中得到很好的应用,为隧道安全施工提供保证,对类似工程具有借鉴意义。

环境化学课程教学改革探讨

文章从环境化学课程的特点入手,分析了这门课程教学中教学方法的改革对策,即以学生为中心,因材施教;引导学生形成建构主义的学习方法;结合研究热点,激发学生科研兴趣;改革考核方法,形成科学的考核体系。

地质雷达探测技术在隧道进口段超前探测中的应用

对地质雷达应用于隧道施工超前探测的工作原理进行介绍,以皇后岭隧道进口段超前探测应用为例,采用美国GSSI-3000型地质雷达进行探测,结合对地形、地貌及掌子面的观察、分析,综合评价预测段洞室开挖的岩土工程地质条件,并以此为依据进行动态设计,为隧道安全施工提供科学依据。

辣椒素对蔬菜中氟生物可给性影响的离体实验研究

蔬菜中氟的生物可给性是评价其健康风险的重要参数。在我国很多地区,人们习惯将辣椒作为调料与蔬菜同时食用。辣椒中的辣椒素具有强烈的刺激性和独特的理化性质,是否会对蔬菜中氟的生物可给性产生影响及影响程度如何,目前还鲜有报道。笔者探究蔬菜中氟的生物可给性和辣椒素对蔬菜中氟生物可给性的影响及可能原因。样品来源于贵阳市白云区废旧铝厂周围农田,共10种。选择生理原理消化法(physiologically based extraction test,PBET)进行体外消化,比较对照组(无辣椒素)和辣椒素处理组(辣椒素90、140和210 mg·L-1)氟的生物可给性。分别测定样品消化液中的F-、Ca^(2+)、Mg^(2+)和pH。蔬菜样品中氟(1.96±0.59)mg·kg^(-1)普遍超过我国限值标准(1.0 mg·kg^(-1));蔬菜中氟的生物可给性呈现胃阶段(44.08%)大于肠阶段(23.64%)的现象;对照组蔬菜中胃阶段氟的生物可给性(44.08%)小于辣椒素处理组(64.08%)(P<0.05);在胃阶段,辣椒素处理组消化液pH平均值为4.93,略低于对照组pH 5.25(P<0.05);蔬菜消化液中,对照组Ca^(2+)含量为(64729.18±44623.83)mg·kg^(-1),高于辣椒素处理组的(55382.82±39579.44)mg·kg^(-1),而消化液中Mg^(2+)含量对照组(2893.56±679.40)mg·kg^(-1)则低于辣椒素处理组(3246.93±792.26)mg·kg^(-1)(P<0.05)。蔬菜中氟的消化溶解主要在胃阶段,其生物可给性受到辣椒素的影响,辣椒素可使胃阶段蔬菜中氟的生物可给性升高;辣椒素使胃阶段消化液的pH发生变化,从而导致F-与Ca^(2+)、Mg^(2+)的结合改变,是蔬菜中氟的生物可给性改变的可能原因,这为氟的人体健康风险评价研究的完善和发展提供理论依据。

采坑型滑坡地质力学模式研究--以贵州省福泉滑坡为例

福泉滑坡具有顺倾上硬下软的结构特征,采用颗粒流离散元模拟采动滑坡的变形破坏全过程,研究福泉滑坡在露天开采条件下变形破坏的地质力学模式。基于颗粒流离散元程序,引入平行粘结模型,通过参数标定确定细观参数与宏观力学性质的关系,据此建立斜坡模型,模拟斜坡采动过程中的变形破坏全过程,确定该类采动滑坡形成的地质力学模式;研究滑坡滑动过程中的速度和能量变化以及堆积特征。研究表明:斜坡采动过程中,潜在滑面顺层滑移,后缘拉裂,裂纹从下往上向软弱面拓展,前缘坡脚处岩体形成锁固段,斜坡出现由前缘至后缘缘递减的蠕滑变形,随着斜坡进一步采动,锁固段发生剪切破坏,前缘坡体启动,中后部裂缝贯通—滑移,斜坡整体失稳破坏,形成牵引式采动滑坡,该类滑坡形成的地质力学模式可分为:滑移—拉裂—剪断3个阶段;对滑坡运动过程的模拟可知,采坑积水是小坝组受灾的关键转化因子。

贵州省玉屏县亚鱼乡地下水资源评价及其开发利用价值

随着经济发展,玉屏县很多农村地区地表水出现了不同程度的水污染现象,一定程度上影响了农村地区居民生活饮用水,因此做好地下水资源调查评价及开发利用工作变得尤为重要。文中以玉屏县亚鱼乡瓮袍村为实例,基于资料收集、水文地质勘察、钻井抽水试验、水质分析等手段,结合地下水补径排条件评价等方法,对研究区地下水天然资源量及允许开采量及水质条件进行评价。瓮袍村地下水具有较好的开采潜力,能满足当地居民的生产生活,地下水水质类别为良好(Ⅱ类水),且研究区地下水有充足的补给保证,可持续稳定开采。

“岩石力学与工程”教学初步探索

随着“岩石力学与工程”教学的日益发展,传统教学模式的弊端逐渐显现,无法满足教学的可视性和科学性要求。为了突破“岩石力学与工程”传统教学的局限性,提出以在教学中引入数值仿真实验为主,以授课方式多元化、培养学生主观能动性思维为辅的教学改进方法。通过数值软件CASRock对岩石进行仿真实验,让学生对岩石的破坏机理有更直观清晰的认识,加深学生对基础性理论的理解,同时改善了传统教学难以深入、不直观的问题,激发了学生的学习兴趣,提升了学生将理论与实际相结合的能力,取得了良好的教学效果。

不均匀收敛模式在软岩隧道中的适用性研究

为进一步对山区软岩隧道断面的收敛变形模式进行研究,以隧道断面拱顶沉降与拱腰水平收敛为研究对象,基于现有地铁盾构隧道不均匀收敛模式提出隧道断面拱顶沉降与拱腰水平收敛比值K对隧道断面变形进行参数化表达,基于K值将隧道断面收敛变形情况分为3种形态。结合西成铁路甘青隧道甘肃段2段不同埋深情况下隧道断面变形监测数据进行分析。结果表明:1)通过K值的参数化分析,发现隧道断面的变形模式主要受隧道均匀收敛ε与隧道椭圆化δ的影响;2)隧道埋深对于隧道开挖后断面收敛变形有一定的影响,在埋深较深的情况下隧道围岩相对稳定,隧道断面收敛变形量较小且在短时间内将趋于稳定;3)通过甘青隧道实测数据发现,不均匀收敛模式与现有的经验参数适用于浅埋(埋深17.8~19.3 m)区域内的隧道断面,但是对于深埋(埋深48.5~49.3 m)区域内隧道断面的适用性不佳;4)首次将源于地铁盾构隧道的断面不均匀收敛模式引入山岭隧道,由于山岭隧道施工的复杂性,目前对山岭隧道的K值仅进行了初步的适用性研究。

基于探地雷达功率谱属性参数的土壤含水状态预测

研究准确快速探测土壤含水率的方法,对实现农业生产灌溉、生态修复等具有重要的现实意义。通过物理实验获得不同土壤含水率的探地雷达信号,以AR功率谱为理论模型计算雷达信号功率谱并提取功率谱属性参数,利用互相关方法优化选择功率谱属性参数,将功率谱属性参数作为输入样本使用BP神经网络进行土壤含水状态预测。实验结果表明:基于探地雷达功率谱属性参数与BP神经网络相结合的土壤含水状态预测方法对土壤含水状态识别的准确率为96.3%,其土壤含水率反演结果与实际含水率的平均绝对误差为1.2%,均方根误差RMSE为0.015;在野外实测中利用该方法对16组土壤富水性识别出现1次错误,对土壤含水率反演的绝对误差和相对误差分别在3%、10%以内。该方法对土壤含水检测具有较高精度,预测误差较小,对土壤含水率快速探测具有一定参考意义。

螺杆桩-土荷载传递规律和承载力研究现状

螺杆桩作为一种新型的异型截面桩,凭借承载能力高、环保、适用性强等优势在我国铁路工程领域中得到广泛应用。螺杆桩构造特殊,目前还存在着理论研究与实际应用不匹配的问题。介绍螺杆桩组成及其成桩工艺,探讨螺杆桩各项构造参数对于螺杆桩承载性能的影响,分析螺杆桩受荷时的荷载传递规律,总结螺杆桩单桩竖向承载力不同计算方法,为今后的研究和工程实践提供参考。

基于主成分分析的岩溶水水化学组成及影响因素研究--以贵州水城盆地为例

2015年9月对贵州水城盆地进行采样,共采集地下水样品12个,地表水样品10个,综合运用相关性分析、主成分分析等方法,并结合PHREEQC软件对矿物饱和度指数的计算结果,探讨了地下水、地表水水化学特征现状及其影响因素。研究结果表明:水城盆地岩溶水的水化学类型主要为HCO_3-Ca型,部分为SO_4-Ca型,地下水和地表水水化学组成主要受Ca^(2+)、K^++Na^+、HCO_3^-、SO_4^(2-)和Cl^-影响。研究区地下水和地表水中Ca^(2+)和HCO_3^-主要来源于碳酸盐岩地区的水-岩反应,水体中Cl^-、NO_3^-和Na^+主要来源于城镇生活污水、屠宰废水排放。地下水水质受水-岩反应影响,部分区域受到人类活动干扰明显;地表水水质在钟山区方向主要受沿途生活污水和农业面源污水汇入影响显著,而在水城县方向受煤矿企业排放废水影响较大。

探地雷达结合钻孔探测采煤塌陷区土壤剖面层次及含水率

为分析煤层开采对地层结构及含水率的影响,利用探地雷达对西部煤矿开采区开采前后地表浅层土壤剖面、土壤含水率分布特征进行了探测研究。通过钻孔地质编录对雷达探测地层分布进行了矫正,并利用实验室实测含水率验证了雷达探测含水率精度。结果表明:1)雷达探测钻探结果显示,煤矿开采区浅层(<10 m)土壤介质结构从上之下主要包含砂层、黏土层和风化层3类。2)探地雷达探测含水率与实测含水率随深度变化规律相似,4个钻孔两种方法探测所得含水率相关系数分别为0.875、0.88、0.94和0.84,表明探地雷达反演浅部地层含水率的可行性,黏土、含砂黏土的含水率远远大于砂层含水率。3)煤矿开采对浅部地层土壤剖面具有一定影响,但土壤剖面整体不变。煤矿开采后浅层土壤含水率下降明显,第1、3次探测L1测线砂层和黏土层含水率损失率平均为28.26%、12.85%。这表明煤层开采对砂层结构土壤含水率影响较大。第二、四次探测砂层平均含水率分别为5.31%,7.44%,含水率增大2.11%,土壤含水率增大范围在5%~56%之间,平均增大范围为27.89%示。黏土层两次探测含水率分别为11.46%、11.96%,含水率增大0.5%,含水率增大范围在-19.13%~19.59%,平均增大范围为4.79%。即黏土类结构层含水量变化较小,砂层结构含水量变化较大,说明黏土类地层受降雨影响较小,砂层结构地层含水量受降雨影响较大,表明浅部地层土壤水分主要受降雨影响。

掘进巷道富水型断层突水多场灾变演化规律研究

断层突水是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一,断层既作为导水通道又作为突水水源的强富水型断层突水,具有隐蔽性高,危害性大的特点。为了有效地揭示这一矿井灾害现象,以弘财煤矿为典型案例,建立了流固耦合分析模型和Forchheimer非达西流、N-S紊流非线性渗流模型,利用数值模拟方法再现了开拓巷道富水型断层突水的动态过程,分析了突水灾变演化过程中应力场、位移场和渗流场的耦合演化规律,提炼了有效的突水前兆多元信息特征。研究结果表明:强富水型断层突水是在开挖扰动和断层破碎带内水压共同作用下的结果,在这一过程中,隔水层岩体内多场信息持续变化,整体上可以分为3个阶段,即采掘工作面远离断层时的初始变化阶段,接近断层时的快速变化阶段和突变阶段。突水过程中,地下水沿断层破碎带自上向下涌入巷道,径流途径中压力持续减小,流速总体增大,但在进入突水通道和巷道时,因流向改变而引起流速降低,随后再次增大,最终进入巷道后流速和压力逐渐趋于稳定。在隔水层破断诱发突水前,围岩应力持续增长后发生回跌,围岩位移平缓增长后急剧增大,在接近断层后断层带内水压明显增大,但在濒临突水前出现减小。结果有助于加深对富水性断层突水灾变演化过程的认识,也为突水前兆信息特征的确定提供科学依据。

巷道特厚泥质顶板失稳因素分析及控制技术

为研究巷道特厚泥质顶板失稳因素及其敏感性,通过现场调研和理论分析,确定6个影响特厚泥质顶板稳定的主控因素;以黄岩汇煤矿15107工作面为工程背景,采用有限差分软件FLAC5.0开展6因素3水平正交试验,运用方差分析方法研究各影响因素的敏感性;提出针对性的控制措施并开展现场应用。研究结果表明：影响特厚泥质顶板变形的各因素敏感性排序为：直接顶强度〉巷道宽度〉顶板支护强度〉直接顶厚度〉帮部支护强度〉煤层强度;直接顶强度、顶板支护强度及巷道宽度对巷道顶板变形的影响高度显著;煤层强度和帮部支护强度对巷道帮部变形的影响高度显著;提出的强化顶板承载结构及帮顶协同控制的支护对策,现场应用效果较好。

基于探地雷达功率谱和雷达波振幅包络估算砂壤含水率

为实现探地雷达(ground penetrating radar,GPR)技术对中国西部干旱地区浅部砂壤介质含水率分布精确、快速、连续的探测,该文研究了耦合自回归滑动平均功率谱估计方法(auto regressive and moving average,ARMA)和雷达波振幅包络平均值方法(average envelope amplitude,AEA)反演含水率提高反演精度的可行性。首先,使用自回归滑动平均功率谱估计方法(auto regressive and moving average,ARMA)和雷达波振幅包络平均值方法(average envelope amplitude,AEA)分别反演雷达有效探深范围内的砂壤介质体积含水率值。将雷达探测结果分别与取样烘干法在各深度的测试结果进行对比分析,发现针对研究区内的干燥砂壤介质,使用ARMA方法能够有效地反演出地表10 m深度内砂壤介质的体积含水率值,但0~0.5 m范围内含水率值反演结果不准确;而AEA方法可准确反演出该地区0~0.5 m范围内的体积含水率值。根据2种方法的适用性,构建典型干旱地区浅部砂壤介质(0~10 m)含水率的反演模型。实际探测显示,联合模型平均相对误差为5.57%~16.71%、均方根误差为0.62%~2.08%,在0~0.5 m范围内反演的含水率平均相对误差比ARMA方法减少16.81%~41.80%,与AEA方法相比,联合模型能够反演更深地表的含水率。综合表明联合模型能够快速、准确、连续地获得西部干旱区0~10 m范围内浅部砂壤介质的体积含水率值。